Massa Jenis Benda Padat
Massa Jenis Benda Padat
Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama (Searss, 1985).
Massa adalah jumlah partikel yang terkandung dalam suatu zat. Massa merupakan salah satu ciri dari suatu zat. Dalam Satuan internasional (SI) adalah kilogram dan dalam cgs adalah gram. Massa jenis adalah kerapatan suatu zat. Massa jenis diturunkan dari besaran massa dan volume. Massa jenisadalah massa benda per satuan volume, lambang massa jenis adalah rho (ρ). Massa jenis merupakan hasil bagi antara massa dengan volume. Nilai massa jenis suatu zat adalah tetap, tidak tergantung pada massa maupun volume zat, tetapi tergantung pada jenis zatnya. Oleh karena itu, zat yang sejenis selalu mempunyai masssa jenis yang sama (Kondo, 1982).
Massa jenis relatif adalah nilai perbandingan massa jenis. Kegunaannya untuk mengetahui massa jenis zat. Massa jenis relatif tidak mempunyai satuan.
Dasar penggunaan massa jenis relative Massa jenis merupakan besaran turunan dari massa dan volume dalam praktiknya pengukuran volume biasanya kurang teliti dibandingkan dengan pengukuran massa. Oleh karena itu, untuk lebih teliti dalam menentukan massa jenis dapat dilakukan dengan mengukur massanya dengan massa jenis air. Karena massa jenis air merupakan bilangan yang mudah diingat, yaitu 1 g/cm3 atau 1.000 kg/m3, dengan demikian untuk mengetahui massa jenis relatif suatu zat selalu akan menggunakan perbandingan massa jenis zat dengan bilangan 1 g/cm3 atau 1.000 kg/m3 (Kondo, 1982).
Massa jenis zat dapat dihitung dengan membandingkan massa zat (benda) dengan volumenya. Massa jenis merupakan salah satu ciri untuk mengetahui kerapatan zat. Pada volume yang sama,semakin rapat zatnya, semakin besar massanya. Sebaliknya makin renggang, makin kecil massa suatu benda. Pada massa yang sama, semakin rapat zatnya, semakin kecil volumenya. Sebaliknya, semakin renggang kerapatannya semakin besar volumenya (Bredthauer, 1993).
Konsep massa jenis sering digunakan untuk dapat menentukan dengan tepat jenis suatu zat (benda) apa yang sesuai dengan kebutuhannya, misalnya dalam industri pesawat terbang, dibutuhkan suatu zat (bahan) yang kuat tetapi ringan, maka digunakan aluminium sebagai badan pesawat, karena aluminium lebih ringan massanya daripada besi (Hidayat, 1979).
Sebagai contoh massa 1 liter air pada suhu 4oC adalah 1 kg. Jika volume air tersebut 2 liter , massanya pasti 2 kg, demikian seterusnya. Nilai suatu benda atau suatu zat adalah tetap, tidak bergantung pada massa dan volume zat. Karena menurut SI satuan massa zat adalah kg dan satuan volume adalah m3, satuan massa jenis zat (ρ) adalah kg/m3. Selain itu, massa jenis zat juga sering dinyatakan dengan satuan gram/cm3 (Hidayat, 1979).
Rapatan
Massa jenis/kerapatan suatu fluida dapat bergantung pada banyak factor seperti temperatur fluida dan tekanan yang mempengaruhi fluida. Akan tetapi pengaruhnya sangat sedikit sehingga massa jenis suatu fluida dinyatakan sebagai konstanta/bilangan tetap. Rapat massa (ρ) adalah suatu besaran turunan yang diperoleh dengan membagi massa suatu benda atau zat dengan volumenya (Bredthauer, 1993).
Teori fungsi kerapatan (DFT, Density functional theory) merupakan salah satu dari beberapa pendekatan populer untuk perhitungan struktur elektronbanyak-partikel secara mekanika kuantum untuk sistem molekuldan bahan rapat. Teori Fungsi Kerapatan (DFT) adalah teori mekanika kuantumyang digunakan dalam fisikadan kimiauntuk mengamati keadaan dasar dari sistem banyak partikel (Bredthauer, 1993).
Metode tradisional dalam perhitungan struktur elektron, seperti teori Hartree-Fockdidasarkan pada fungsi gelombangbanyak-elektron yang rumit. Sasaran utama dari teori fungsi kerapatan adalah menggantikan fungsi gelombang elektron banyak-partikel dengan kerapatan elektron sebagai besaran dasarnya. Fungsi gelombang partikel-banyak bergantung pada 3N variabel, yaitu tiga variabel ruang untuk masing-masing N elektron, sedangkan kerapatan hanya merupakan fungsi dari 3 variabel, jadi merupakan suatu besaran yang sederhana untuk ditangani, baik secara konsep maupun secara praktis (Hidayat, 1979).
Walaupun teori fungsi kerapatan memiliki dasar konseptualnya dalam model Thomas-Fermi, DFT tidak berlandaskan pijakan teoretis yang kuat sampai munculnya teorema Hohenberg-Kohn(HK) yang menunjukkan adanya pemetaan satu-satu antara kerapatan elektron keadaan dasar dengan fungsi gelombang keadaan dasar dari sistem banyak-partikel. Selain itu, teorema HK membuktikan bahwa kerapatan keadaan dasar meminimalkan energi elektron total sistem tersebut. Karena teorema HK berlaku hanya untuk keadaan dasar, DFT juga merupakan sebuah teorema keadaan dasar (Bredthauer, 1993).
Teorema Hohenberg-Kohn hanya suatu teorema keberadaan, yang menyatakan bahwa penggambaran itu ada, tetapi tidak menghasilkan penggambaran apapun yang tepat seperti itu. Teorema tersebut dalam penggambaran ini dibuat pendekatan. Penggambaran yang paling terkenal adalah pendekatan kerapatan lokal (LDA) yang memberikan pendekatan penggambaran dari kerapatan sistem terhadap energi total. LDA digunakan untuk gas elektron yang seragam, dikenal juga sebagai jellium (Bredthauer, 1993).
Pada kenyataannya, teorema HK jarang digunakan secara langsung untuk membuat perhitungan. Sebagai gantinya, implementasi teori fungsi kerapatan yang paling umum digunakan saat ini adalah metode Kohn-Sham. Dalam kerangka DFT Kohn-Sham, masalah interaksi elektron banyak partikel, potensial statis eksternal direduksi menjadi sebuah masalah yang mudah dikerjakan dengan penggantian elektron yang tidak berinteraksi menjadi sebuah potensial efektif. Potensial efektif meliputi potensial eksternal dan pengaruh interaksi “Colomb” antar electron (Bredthauer, 1993).
Dalam banyak kasus, DFT dengan pendekatan kerapatan lokal memberikan hasil yang memuaskan jika dibandingkan dengan data eksperimen pada daya komputasi yang relatif rendah, ketika dibandingkan dengan cara-cara penyelesaian masalah mekanika kuantum banyak-partikel yang lain (Bredthauer, 1993).
DFT menjadi sangat terkenal untuk perhitungan dalam fisika keadaan padat sejak tahun 1970. Akan tetapi, DFT tersebut tidak dapat dipertimbangkan cukup akurat untuk perhitungan kimia kuantumsampai tahun 1990, ketika pendekatan digunakan dalam teori dihasilkan perbaikan yang lebih baik. DFT kini merupakan suatu metode yang mengarahkan pada perhitungan struktur elektron dalam berbagai bidang. Akan tetapi, masih ada sistem yang tidak dapat dijelaskan dengan baik dengan LDA. LDA tidak dapat menjelaskan dengan baik interaksi antar molekul, terutama gaya van der Waals (dispersi). Hasil lain yang terkenal adalah perhitungan celah pita dalam semikonduktor, tetapi larangan ini tidak dapat memperlihatkan kegagalan, karena DFT adalah teori keadaan dasar dan celah pita adalah sifat keadaan tereksitasi (Bredthauer, 1993).
